들어가며
사출성형(Injection Molding)은 플라스틱 제품 생산에서 가장 널리 쓰이는 공정 중 하나입니다. 짧은 사이클 타임과 높은 재현성이 장점이지만, 금형·수지·온도·압력 등 수십 개의 인자가 복합적으로 작용하기 때문에 고장 유형도 다양합니다.
이 글에서는 사출성형 공정에 대한 PFMEA 분석 예시와 이를 바탕으로 작성한 Control Plan 예시를 살펴봅니다. 본문의 수치와 항목은 렌더링 확인용 플레이스홀더입니다. 실제 적용 시 공정 특성에 맞게 검토·수정하세요.
사출성형 공정의 주요 고장 유형
AIAG-VDA 2019 지침에 따르면, PFMEA는 고장 유형(Failure Mode) → 고장 영향(Effect) → 원인(Cause) 순으로 분석합니다. 사출성형에서 반복적으로 발생하는 대표 고장 유형은 다음과 같습니다.
- 치수 불량: 금형 마모 또는 수지 수축률 편차로 인한 외경·내경 오차
- 표면 불량: 수지 오염, 게이트 자국, 플로 마크
- 버(Burr) 발생: 금형 파팅라인 손상, 클램핑 압력 부족
- 미충전(Short Shot): 수지 점도 과다, 사출 속도·압력 부족
- 강도 불량: 충전재 비율 오류, 용착선(Weld Line) 위치 불량
PFMEA 분석표 (사출성형 예시)
아래 표는 사출성형 주요 공정에 대한 PFMEA 초안입니다. S(심각도)·O(발생도)·D(검출도)는 각 10점 만점이며, RPN = S × O × D로 산출합니다.
| 공정 | 기능/요구사항 | 잠재 고장 유형 | 고장 영향 | S | 잠재 원인 | O | 현재 관리 방법 | D | RPN | AP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 사출 성형 | 치수 정확도 유지 (±0.2 mm) | 치수 불량 | 조립 불가, 고객 불만 | 8 | 금형 마모 | 4 | 초물 CMM 검사 | 5 | 160 | MEDIUM |
| 사출 성형 | 치수 정확도 유지 (±0.2 mm) | 치수 불량 | 조립 불가, 고객 불만 | 8 | 성형 온도 편차 | 5 | 온도 모니터링 | 3 | 120 | MEDIUM |
| 사출 성형 | 외관 품질 확보 | 표면 불량 (플로 마크) | 외관 불량, 고객 클레임 | 6 | 수지 오염·수분 | 3 | 원재료 건조 관리 | 4 | 72 | LOW |
| 사출 성형 | 버 없는 제품 생산 | 버 발생 | 안전사고 위험, 2차 가공 필요 | 7 | 금형 파팅라인 손상 | 4 | 금형 정기 점검 | 5 | 140 | MEDIUM |
| 사출 성형 | 규정 인장강도 확보 | 강도 불량 | 필드 파손, 리콜 위험 | 9 | 충전재 비율 오류 | 2 | 배합비 확인 | 3 | 54 | LOW |
판정 기준 (예시): RPN 150 이상 → HIGH (즉시 조치), 100~149 → MEDIUM (계획 수립), 100 미만 → LOW (모니터링 유지)
Control Plan 예시
PFMEA에서 HIGH·MEDIUM으로 분류된 항목을 우선적으로 Control Plan에 반영합니다. 아래는 AIAG 표준 컬럼 구조에 따른 Control Plan 초안입니다.
| 공정 No. | 공정명 | 관리 특성 | 구분 | 규격/기준 | 측정/검사 방법 | 샘플 크기 | 빈도 | 관리 방법 | 이상 시 조치 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 사출 성형 | 외경 치수 | 제품 | 50.0 ± 0.2 mm | CMM | 초물 3개/로트 | 로트 초물 | SPC 관리도 | 라인 즉시 정지 후 원인 조사 |
| 10 | 사출 성형 | 성형 온도 | 공정 | 240 ± 5 °C | 열전대 센서 | 전수 | 매 쇼트 | 알람 + 자동 정지 | 온도 즉시 조정, 이상 쇼트 선별 |
| 10 | 사출 성형 | 외관 (버·플로 마크) | 제품 | 버 0.1 mm 이하, 플로 마크 없음 | 육안 + 조명 검사 | 전수 | 전수 | 검사 기준서 (한도 견본) | 불량 선별 후 금형 즉시 점검 |
| 10 | 사출 성형 | 사출 압력 | 공정 | 850 ± 30 bar | 압력 게이지 | 초물 1개 | 로트 초물 | 공정 파라미터 기록 | 파라미터 재설정 후 재가동 |
PFMEA → Control Plan 연동 포인트
PFMEA와 Control Plan은 독립 문서가 아닙니다. 아래 흐름으로 두 문서가 연결되어야 개정 시 누락이 없습니다.
- PFMEA HIGH 항목 → Control Plan에 특별특성 표시 필수
- 현재 관리 방법(PFMEA) = 관리 방법(CP) — 내용 불일치 시 즉시 정합
- PFMEA 원인 변경 → Control Plan 검사 빈도·방법 재검토
- 공정 변경(4M 변경) → PFMEA 재평가 후 CP 자동 개정 권장
APQP Manager는 PFMEA와 Control Plan을 FK로 연결하여, PFMEA 행 변경 시 해당 CP 항목에 개정 권장 알림을 자동 발송합니다.
마치며
사출성형 PFMEA는 금형·수지·공정 파라미터 세 축의 리스크를 모두 커버해야 합니다. 이 예시를 바탕으로 실제 공정에 맞는 S/O/D 값과 관리 방법을 수정하여 활용하세요.
다음 글에서는 PFMEA HIGH 항목에 대한 개선 계획(Action Plan) 작성법과 재평가 프로세스를 다룰 예정입니다.
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